寧東低階煙煤水蒸氣催化氣化反應(yīng)性研究

井云環(huán) 余鐘亮 楊英

摘 要：利用快速升溫?zé)嶂胤治鲅b置研究了寧東煤的水蒸氣氣化反應(yīng)行為，考察了反應(yīng)溫度、水蒸氣濃度、碳酸鉀添加量及鉀-鐵復(fù)合催化劑對(duì)寧東煤反應(yīng)性的影響規(guī)律。結(jié)果表明，寧東煤的催化氣化反應(yīng)活性隨溫度升高顯著增大。氣化溫度750 ℃和800 ℃時(shí)，寧東煤反應(yīng)性指數(shù)分別增大為700 ℃時(shí)的1.82倍和5.10倍。水蒸氣濃度從20%增加到60%時(shí)，相應(yīng)的反應(yīng)性指數(shù)增大約2.56倍，證明寧東煤和水蒸氣反應(yīng)基本呈一級(jí)反應(yīng)；但當(dāng)水蒸氣濃度增大至60%以上時(shí)，反應(yīng)速率的增加不明顯。催化劑碳酸鉀添加量增加能顯著提高氣化反應(yīng)速率，但鉀-鐵復(fù)合催化劑并沒(méi)有明顯的協(xié)同效應(yīng)。

關(guān) 鍵 詞：催化氣化；碳酸鉀；鐵催化劑；反應(yīng)性

中圖分類號(hào)：TQ 54 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1671-0460（2015）10-2309-04

Investigation on Gasification Reactivity of

Ningdong Para-bituminous Coal With Steam

JING Yun-huan1，YU Zhong-liang2，Yang Ying1

（1.Shenghua Ningxia Coal Group Coal Chemical Industry Company， Ningxia Yinchuan 750411，China；

2. Institute of Coal Chemistry， Chinese Academy of Sciences， Shanxi Taiyuan 030001，China）

Abstract： Effect of temperatures， steam concentration， K2CO3 addition， K-Fe combined catalyst on the H2O gasification of Ningdong para-bituminous coal（ND coal） was investigated with a thermogravimetric analyzer. The results indicate that the reactivity indexes of ND coal gasification at 750 and 800 ℃ are 1.82 and 5.10 times higher than that at 700 ℃. The gasification rate can be notably promoted by increasing steam concentration. The reactivity index of ND coal gasification with 60% steam is 2.56 times higher than that with 20% steam. It can be suggested that the steam gasification reaction may be the first order reaction. The gasification rate can be significantly improved by the K2CO3 addition. However， the synergistic effect of the K-Fe combined catalyst is not remarkable.

Key words： Catalytic gasification；K2CO3；Iron-based catalyst；Steam reactivity

近年來(lái)中國(guó)天然氣消費(fèi)量呈快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。鑒于我國(guó)“富煤、貧油、少氣”的國(guó)情，充分利用西部的低熱值褐煤，就地建設(shè)煤制天然氣項(xiàng)目是解決我們天然氣供需矛盾的有效途徑之一[1]。目前最成熟的煤制天然氣工藝流程為：煤在高溫下與氧氣（或空氣）和/或水蒸汽進(jìn)行氣化反應(yīng)，生成含有少量甲烷的合成氣，合成氣通過(guò)一氧化碳變換和凈化后，經(jīng)過(guò)甲烷化反應(yīng)生產(chǎn)天然氣。然而，該工藝具有氣化反應(yīng)所需的溫度高、能耗較大、對(duì)設(shè)備要求高、工藝較復(fù)雜等缺點(diǎn)。煤催化氣化技術(shù)是煤潔凈高效利用的一種重要方式，在催化劑的催化作用下，煤可在較低的溫度下與水蒸汽、氫氣、一氧化碳進(jìn)行氣化反應(yīng)直接生成高濃度的甲烷[2]。……